Cos’ è e come funziona un sistema a pompa di calore elettrico

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Un sistema a pompa di calore elettrico (PDC) è un impianto che, sfruttando il principio di funzionamento del frigorifero, riesce ad estrarre calore da un elemento esterno (tipicamente aria fredda fino a -25°C) e a veicolarlo tramite aria o acqua all'interno dell'edificio. Se la PDC è reversibile (praticamente tutte quelle aria/aria ad alta efficienza) il processo può essere invertito ed il sistema può funzionare anche per il raffrescamento estivo.
Attualmente il rendimento invernale (COP) medio degli impianti ad alta efficienza è di circa 3.5, cioè ad ogni KW/h di energia elettrica consumata corrisponde una quantità di calore veicolata all'interno dell'edificio pari a 3,5 KW/h termiche.

Per il freddo invernale delle nostre latitudini (Pianura Padana) (molto raramente sotto i -15°C) noi consideriamo di solito solo le macchine che utilizzano come sorgente esterna l'aria fredda (Aerotermiche) perchè quelle che utilizzano l'acqua o il terreno (Geotermiche) hanno costi decisamente maggiori che non sono giustificati da un aumento del rendimento pressochè modesto. Quindi i sistemi Geotermici sono convenienti rispetto a quelli Aerotermici solo in particolari casi, come l'installazione in montagna o l'occasione della realizzazione/modifica delle fondamenta. Per questo lasceremo la trattazione dei sistemi Geotermici alla discussione di specifici casi particolari.

Le macchine funzionanti ad aria (Aerotermiche) si suddividono in 2 tipologie:

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1) Pompe di calore aria/aria

Non sono altro che i tradizionali climatizzatori reversibili per il raffrescamento estivo ed il riscaldamento invernale composti da una unità esterna (che contiene compressore e ventole) e da una unità interna (che contiene il ventilatore).

Scaldando (o raffrescando) gli ambienti con l'utilizzo dell'aria questa tipologia di macchina ha bassa inerzia termica che comporta repentini cambi di temperatura alla sua accensione (vantaggio) e al suo spegnimento (svantaggio).

Sono molto utili per il raffrescamento estivo e per il riscaldamento in supporto alla caldaia tradizionale a gas in modo da poterla utilizzare a minore potenza e per meno tempo ottenendo un sensibile risparmio sul consumo di gas a fronte di un molto minore aumento dei consumi di elettricità (climatizzatori ad alta efficienza).

Tecnologia Inverter

La tecnologia Inverter (Modulazione) permette grandi risparmi energetici (fino a oltre il 40%) nel funzionamento dei climatizzatori rispetto alla tradizionale e ormai obsoleta tecnologia On/Off (acceso/spento) ancora utilizzata ma attualmente in via di dismissione. In sostanza il risparmio deriva dal fatto che il vecchio sistema On/Off permette l’accensione del compressore sempre e solo alla potenza nominale mentre il sistema Inverter modula in ogni istante la potenza del compressore secondo l’effettiva necessità e senza erogarne una inutile quantità eccedente. In più la potenza nominale di un climatizzatore Inverter rappresenta il centro di un intervallo di potenze (dalla minima alla massima) a cui l’apparecchio può funzionare e quindi in ogni situazione l’apparecchiatura può sostituire un tradizionale modello molto più piccolo (minori consumi) o molto più grande (riserva aggiuntiva di potenza per soddisfare eventuali richieste extra in raffrescamento o in riscaldamento). Naturalmente la qualità della componentistica e la tecnologia utilizzata nella scheda Inverter del sistema determina i maggiori o minori consumi rispetto ai sistemi analoghi dei produttori concorrenti.

 

2) Pompe di calore aria/acqua

Sono composte anch'esse da 2 unità, una esterna molto simile all'unità esterna delle pompe di calore aria/aria e che utilizza più o meno le stesse tecnologie come l'Inverter, ed una interna (modulo idronico) che va installato in sostituzione alla tradizionale caldaia a gas perchè produce acqua calda sia sanitaria che per il riscaldamento.
I terminali interni (radiatori a pavimento/parete, termosifoni, fan coil, ecc.) funzionano ad acqua calda esattamente come avviene negli impianti tradizionali e ciò permette in alcuni casi l'utilizzo dell'eventuale impianto esistente senza particolari opere invasive.

 

Perchè utilizzare i sistemi a PDC invece della caldaia a gas

Facciamo 2 conti:

1 MC di gas metano costa attualmente in media circa 1,10 Euro e utilizzato con una caldaia tradizionale produce circa 7 KW termici/di calore (9 KW con una nuova caldaia a condensazione).
Costo KW termico/di calore prodotto con caldaia tradizionale = 15,71 Eurocent 
( 12,22 Eurocent con caldaia a condensazione).

1 KW/h di elettricità costa mediamente 20 Eurocent (contratto ENEL domestico standard 3 KW) ed utilizzato con un sistema a pompa di calore produce 3,5 KW termici/di calore.
Costo KW termico/di calore con sistema a pompa di calore = 5,71 Eurocent

Da questi semplici conti risulta quindi che con gli attuali sistemi a pompa di calore ad alta efficienza si risparmia circa il 60% rispetto alla caldaia tradizionale e circa il 50% rispetto alla caldaia a condensazione.
In più, trattandosi di elettricità, il risparmio sulle bollette energetiche (gas + elettricità) può essere portato fino al 90-95% installando un impianto fotovoltaico che produce elettricità gratuita e che praticamente azzera le bollette di energia elettrica.

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